Дефицит углеводов: признаки и причины

В статье мы расскажем:

  1. Роль углеводов в организме
  2. Углеводы: простые и сложные
  3. Углеводы — основной источник энергии
  4. Что возникает при дефиците глюкозы
  5. Что такое гипогликемия
  6. Признаки дефицита углеводов
  7. Углеводы и щитовидная железа
  8. Нарушения менструального цикла
  9. Функции клетчатки

Углеводы представляют собой класс органических веществ, являющихся неотъемлемыми компонентами клеточных и внеклеточных структур, выполняющих широкий спектр функций в нашем организме — от структурной до энергетической.

Однако в реалиях современного мира — это и наиболее преобладающая составная часть пищи: на долю сахаров отводиться, как правило, едва ли не половина всей тарелки. Неудивительно, что и большинство болезней цивилизации возникают именно вследствие их чрезмерного и неконтролируемого их потребления. Сахарный диабет, раннее старение, артериальная гипертензия и даже нарушения вентиляции легких — число патологий, непосредственно или косвенно связанных с их нарушенным метаболизмом, огромно, и список, вероятнее всего, с каждым годом будет становиться все длиннее и больше.

Страх перед сахарами сменил тот ужас, что вызывали когда-то жиросодержащие продукты у старшего поколения, — теперь в моду закономерно вошли низкоуглеводные диеты. Но так ли полезен тотальный отказ от этих органических соединений? Или же это еще одна крайность и веяния не самых благоразумных модных тенденций? Давайте разбираться.

Роль углеводов в организме

Первое, с чем неизменно ассоциируются все углеводы — энергия. Действительно, это наиболее любимый источник, отправляемый охотно всеми клетками в печки маленьких митохондрий — и, надо сказать, что даже опухолевые в этом плане не становятся исключением. Сахар любят все: от патогенных грибков до бактерий — большинство из них все же умеют ферментировать и использоваться в качестве источника углерода различные классы углеводов.

Впрочем, справедливости ради, необходимо добавить: да, глюкоза — наиболее часто используемое сырье на фабриках по производству энергии: механизм ее преобразования изучен и отработан веками — однако, это не единственный субстрат, что наши клетки способны окислять. Аминокислоты, жиры, кетоновые тела — все это также может выступать в качестве угля и дров, обеспечивающих неустанное функционирование нашего тела. Вполне логично, учитывая огромный спектр проявляемых белками функций — от пластических до защитных, — что использовать их в роли основного сырья не только не выгодно, но и вкрай неразумно: например, одна из частых причин иммунной недостаточности — некомпенсированная протеинурия (то есть потеря белка с мочой), следствием которой и является снижение продукции антител.

Роль углеводов в организме

Жиры же могут окислять не все органы — обычно их задействуют в условиях снижения поступления или внутриклеточного синтеза (на обширной мануфактуре печени) углеводов.

Итак, глюкоза — универсальное сырье для энергообразования. Поступающие вместе с пищей сахара начинают расщепляться уже в ротовой полости, где функционируют амилаза и мальтаза слюны. Их роль, пускай далеко и не самая ключевая, резко ограничивается при плохом пережевывании пищи и заглатывании целых кусков. Кроме того, чем хуже будет измельчена еда, тем большая нагрузка ляжет на желудок, мощный мышечный слой которого обеспечивает перетирание и образование химуса — полужидкой кашицы.

Основные метаболические процессы протекают в тонком кишечника — здесь активированные желчью панкреатические энзимы расщепляют длинные, разветвленные углеродные цепи до простых кирпичиков-мономеров, всасывание которых происходит на ворсинках эпителиальной выстилки.

Таким образом, глюкоза и некоторые другие, менее интересующие нас в контексте энергообразования, сахара попадают в системный кровоток — наблюдается гипергликемия, в ответ на которую поджелудочная железа активно секретирует гормон белковой природы — инсулин. Это своеобразный страж порядка или, даже правильнее сказать, равновесия: его задача заключается в том, чтобы вернуть концентрацию глюкозы в сыворотке к изначальному, оптимальному для функционирования всего организма уровню. Достигается это путем увеличения плотности специфических переносчиков моносахарида на поверхностях клеток: сам он, лишенный жирорастворимых свойств, пройти сквозь избирательно пропускающую мембрану не может.

Кроме того, инсулин должен “включить” (посредством каскадных реакций) и процессы утилизации глюкозы: все дело в ее неусидчивости — она, как кошка,способна легко выходить обратно в системный кровоток. Это и является основной причиной, по которой в кладовых нашей печени запасается не сама глюкоза, а образованный огромным количеством ее молекул, соединенных друг с другом химическими связями, полимер — гликоген. Иными словами, клеткам попросту не выгодно подключать другие, энергозатратные процессы для ее связывания (например, фосфорилирование).

Углеводы: простые и сложные

Нет “хороших” и “плохих” углеводов — равным счетом, как и холестерина. У каждого из представителей этого класса есть своя, не менее важная, чем у других микро- и макромолекул в составе клеток и тканей, функция: иначе попросту не было бы смысла в их поступлении с источниками пищи или же в эндогенном синтезе.

Все сахара можно разделить на простые и сложные. Первые — это рабочие кирпичики, вторые — полисахариды — длинные, тяжелые молекулы, часто с разветвленными боковыми цепями, построенные из мономеров, в качестве которых, в большинстве случаев, выступает глюкоза (той или иной пространственной конфигурации).

Сложные углеводы — “медленные”: чтобы использовать их в качестве энергетического сырья, организм должен сперва расщепить их каркас на изначальные структурные кирпичики — в противном случае, ни о каком процессе всасывания не может быть и речи. Простые же или “быстрые” сахара, попадая в кишечник, непосредственно подвергаются всасыванию — ферментам попросту нечего разрывать в их углеродных цепях — и, следовательно, вызывают быстрый ответ со стороны выделяемого бета-клетками инсулина.

Секреция этого белкового гормона при употреблении полисахаридов более плавна: нет резкого увеличения (вследствие куда более размеренного развития гипергликемии) и такого же крутого спада с последующей гипогликемией и ее неприятными проявлениями.

Углеводы — основной источник энергии

Итак, как уже было ранее сказано, глюкоза — универсальное топливо. Вот только для некоторых популяций клеток и даже целых тканей оно может быть еще едва ли не единственным.

На первый взгляд, где логика? Почему наш организм, который практичен, умен и постоянно думает об экономической стороне любого вопроса, предпочитает, в первую очередь, отправлять в печи по производству энергии именно сахара? Казалось бы, у кого нет жировых отложений — размеры кладовых, правда, значительно варьируют, но дефицита, как правило, у большей массы населения не наблюдается. 9 килокалорий по сравнению с 4, что дает при сгорании 1 грамм углеводов, — выгодно? Еще как!

А если отойти от анатомии жировой ткани и углубиться в биохимию, становиться еще более непонятно: всего 38 молекул АТФ образуется при утилизации глюкозы — и то, при условии, что все ферменты наготове, а кислород подан — в противном случае, процесс завершится еще на этапе образования молочной кислоты (что, собственно говоря, и наблюдается при активной работе мышц). Напротив, “КПД” жира переваливает за три-четыре сотни молекул АТФ — все зависит от входящих в его состав жирных кислот, отличающихся друг от друга по степени насыщенности связей и длине углеродной цепи.

Углеводы — основной источник энергии

Впрочем, есть свои ограничения — и они весьма внушительны, раз наши электростанции все еще предпочитают утилизировать, в первую очередь, сахара. Первый и, пожалуй, один из наиболее ключевых недостатков в механизмах задействования липидов: потребность в митохондриях. Эти маленькие органеллы, что миллионы лет назад представляли из себя свободно живущие бактерии и, по случайности или же преднамеренно, заключили весьма выгодные партнерские (или, языком биологии, симбиотические) отношения с теми клетками, в которые они вторглись, сконцентрированы в цитоплазме в виде забавных, несколько напоминающих на изображениях башмачки, фигур.

Итак, это наши электростанции — или же, проще говоря, неустанно образующие энергию насосы. В их внутреннюю мембрану встроена дыхательная цепь — ничто иное, как совокупность различных комплексов, по которым, как кузнечики, перепрыгивают электроны и выкачиваются на внешнюю сторону электроны — и все для создания электрохимического градиента. Не так страшно, как звучит впервые.

Но ничто не появляется ниоткуда и не исчезает в никуда — иначе каков был бы смысл в главном постулате химии о сохранении массы вещества? Так и движениям электронов и протонов предшествуют окисление органических субстратов — и наиболее важные его этапы (например, цикл Кребса) протекают здесь — в матриксе митохондрий. Впрочем, всегда найдутся исключения — одним из таких и является гликолиз — основной механизм утилизации наиболее, пожалуй, распространенного простого углевода — глюкозы. Он осуществляется, вопреки общим тенденциям, в цитоплазме.

Это, надо заметить, весьма выручает клетки, арсенал которых лишен митохондрий, — эритроциты. Все их внутреннее пространство заполнено сложно устроенной молекулой гемоглобина — у красных кровяных телец даже ядра нет, а маленьких электростанций так и подавно. Зачем они, если основная, первостепенная задача — связать как можно больше кислорода и, отдав его, принести из тканей в альвеолы легких углекислый газ? С такой благородной и жизненно важной целью не то, что от балласта избавишься, но и от, казалось бы, незаменимых составляющих и ультраструктур. Итак, эритроциты жирные кислоты утилизировать не способны: у них отсутствуют печки, в которые те смогли бы благополучно сгореть.

Вторая загвоздка — нервная ткань. Головной мозг — один из пяти, так называемых, забарьерных органов: он ограничен от циркулирующей крови неприступной преградой — гематоэнцефалическим барьером (ГЭБ), из-за существования которого, в частности, во время эмбрионального развития клетки иммунной системы не могут “познакомиться” с его белковыми и липидными структурами, поэтому при различного рода патологиях, сопровождающихся “падением” незыблемой границы, они начинают воспринимать их как чужестранцев, незаконно вторгшихся на суверенную территорию организма, а, значит, подлежащих изгнанию или смерти. Впрочем, отсутствие четкого запрограммирования на то, что это “свое”, — не единственная трудность, возникающая из-за существования ГЭБ. Другая и не менее важная — его абсолютная непроницаемость для крупных, громоздких (можно провести в данном контексте аналогию с почечным фильтром) молекул белков, с которыми связаны циркулирующие в крови жирные кислоты.

Что возникает при дефиците глюкозы?

Дирижер всех функций — головной мозг — голодать не только не любит, но и попросту не умеет: слишком важен весь спектр взваленных на его плечи функций. Тут и регуляция работы внутренних органов, и двигательная активность, и даже лимбическая система со своими эмоциями — не до забастовки с отказом от пищи.

При жестком ограничении поступления углеводов, нервная система начинает бить тревогу не хуже любой полицейской сирены. Небольшие, отложенные на “черный день” запасы гликогена быстро заканчиваются, и когда громкое “спасите, умираем!” доноситься до периферии, в работу по обеспечению организма продовольством включается печень: запускается фабрика по кетогенезу.

Кетоновые тела — не такая вкусная пища по сравнению со сладенькой глюкозой — неудивительно, что и наш мозг привыкает к ней не сразу. Впрочем, за обидой неизменно приходит смирение — энергию, в любом случае, получать откуда-то же надо.

Что возникает при дефиците глюкозы?

Свою лепту в поддержание аварийного сосуществования вносят и мышцы: разрушая входящие в их состав белки, они становятся донорами аминокислот, что превращаются в кетокислоты или непосредственно задействуются в активно разворачивающемся процессе глюконеогенеза — образовании глюкозы из неуглеводных компонентов.

В сущности, это причина, по большей мере, столь парадоксальных, на первый взгляд анализов, пациентов, придерживающихся низкоуглеводной диеты: в их организм не поступают сахара, но концентрация глюкозы в сыворотке остается в пределах нормы или даже значительно повышена. Просто наше тело слишком умное: оно умеет не только что-то расщеплять, но и воспроизводить.

Не стоит путать ограничение поступления углеводов с гипогликемией — они, признаться честно, редко сопровождают или вытекают следствием друг из друга — обычно результатом первого является повышение глюкозы в сыворотке, а не ее уменьшение.

Что такое гипогликемия

Она развивается по трем основным причинам:

  1. Избыточная продукция инсулина бета-клетками поджелудочной железы — этот гормон белковой природы стремиться всеми силами уменьшить уровень глюкозы в крови путем поступления ее в клетки и включения там в различные пути утилизации.

  2. Недостаточное поступление глюкозы с пищей (например, при пропуске одного из приемов) или уменьшение производства на фабрике по ее образованию в печени — то есть, снижение эффективности ранее упомянутого глюконеогенеза.

  3. Незапланированная физическая нагрузка.

Клинические проявления неизменно рождаются из патогенеза — они являются следствием протекающих в организме реакций, направленных на компенсацию и купирование неожиданно возникающего (у здорового или относительно такового человека) падения уровня глюкозы в сыворотке.

Что такое гипогликемия

Так, при достижении глюкозой условной пометки в 3.8 ммоль/л, активно наблюдается секреция контринсулярных гормонов — антагонизм которых по отношению к инсулину проявляется в задействовании всех механизмов, способствующих увеличению концентрации глюкозы в крови. Это и активное подключение резервных запасов гликогена, сконцентрированных в кладовой печени, и глюконеогенез с параллельным торможением механизмов утилизации данного сахара (пентозофосфатного пути, гликолиза, гликогеногенеза).

На этой стадии, когда тревожное беспокойство еще не переступило невидимую черту тотальной паники, возникающие симптомы — следствие активации, как правило, пока только вегетативной (автономной) нервной системы. Это предвестники надвигающейся бури. Обычно у пациентов отмечаются:

  • дрожь;

  • учащенное сердцебиение;

  • мидриаз — расширение зрачков;

  • бледность кожных покровов;

  • головокружение;

  • усиленное потоотделение;

  • раздражительность.

Признаки дефицита углеводов

Самый, пожалуй, очевидный признак — изменчивость настроения, раздражительность и даже агрессия. Всё дело в дофаминовой системе — той самой, что отвечает за вознаграждение. И сахар в этом плане ничем не уступает наркотикам: он также стимулирует чувство удовольствия.

Связано это, вероятнее всего, с прошлым наших предков — тех, что жили в пещерах и охотились на мамонтов. Мед и сладкие фрукты найти было непросто — особенно учитывая, что выращивать различные культуры человечество научилось спустя не одно столетие. Кроме того, если, скажем, горькое ассоциировалось с ядом или отравой (не зря ведь вкусовые рецепторы расположены именно на корне языка, а при употреблении такого рода пищи рефлекторно возникает рвотный рефлекс), то сладкое не вызывало чувство тревоги и неизменно было связано с безопасностью, покоем и уютом

Дофаминовая система отвечает за действие: воздушные замки в наших мыслях приобретают весьма конкретные формы, и мы, поставив цели и задав определенное направление, начинаем двигаться в направлении осуществления желаний. Впрочем, дофамин толкает человека не только дотянуться до звезд и неба — он еще отвечает за самосохранение, а, значит, не только пополнение, но и накопление энергетических субстратов. Так, сладкое пирожное начинает расцениваться как выгодное вложение на случай черного дня, а не пустые калории.

Еще одна достаточно распространенная жалоба, с которой сталкиваются пациенты, резко ограничивающие в своем рационе углеводы, — запоры, возникающие вследствие недостаточного поступления в организм клетчатки. Пищевые волокна стимулируют моторику толстого кишечника и облегчают процесс экскреции каловых масс.

Признаки дефицита углеводов

Иногда наблюдается и заметная потеря мышечной массы — организм, в условиях снижения или полного отсутствия поступления углеводов, запускает катаболизм, т.е. расщепление, белков. Образуемые при этом аминокислоты отправляются на фабрику глюконеогенеза — синтеза глюкозы из неуглеводных компонентов, происходящего, по большей мере, в клетках печени.

Снижение функции щитовидной железы — вплоть до гипотиреоза, имеющего различные формы (в зависимости от уровня, на котором происходят нарушения), но в целом проявляющегося:

  • замедлением метаболизма и увеличением массы тела;

  • зябкостью, ощущением холода;

  • следами на коже от белья, колгот, джинсов;

  • апатией и упадком сил;

  • нарушением памяти и концентрации;

  • сбоями менструального цикла;

  • ломкостью ногтей;

  • сухостью волос.

Несколько позже мы более подробно расскажем о взаимосвязи между щитовидной железой и дефицитом углеводов.

Истощение надпочечников — в условиях недостаточного поступления глюкозы, отмечается усиленный выброс кортизола, стимулирующего процессы уже ранее упомянутого глюконеогенеза. Специфическими признаками являются:

  • усталость;

  • гипогликемия, сопровождающаяся вегетативными проявлениями;

  • депрессивные состояния и слабость.

Углеводы и щитовидная железа

Щитовидная железа — королева метаболизма и один из основных дирижеров, регулирующих процессы роста и развития. Свои функции она осуществляет благодаря образованию тироксина (Т4) и трийодтиронина (Т3) — и первый, надо сказать, гораздо более активен по отношению ко своим клеткам и тканям-мишеням.

Все ее белки — тиреоглобулин (ТГ), фермент тиреопероксидаза, что обеспечивает окисление йода и йодирование ТГ, а также рецептор к тиреотропину, что вырабатывается аденогипофизом для контроля работы данной железы, — являются N-гликозилированными — инными словами, содержат сахарные компоненты в своей структуре.

Этот процесс представляет из себя ничто иное, как посттранс трансляционную модификацию белковых молекул, когда, сняв с ленты конвейера, их отправляют на упаковку в соседний отдел. Данный многоступенчатый процесс происходит на столах многофункционального департамента — в комплексе Гольджи — и существенно сказывается на функции, структуре, стабильности молекул протеина, а также обеспечивает восприятие ими различных сигналов.

Присоединенные остатки сахаров влияют и на синтез гормонов щитовидной железы, распознавание тиреотропина его соответствующим мембранным рецептором, а также на функционирование некоторых транспортных систем, осуществляющих перенос производных йода. Итак, правильное гликозилирование — залог нормальной работы щитовидной железы.

Тем не менее, применение кетогенной диеты в качестве дополнения к основной терапии одного из наиболее распространенных видов рака — карциномы щитовидной железы — имеет немало предпосылок.

В частности, известно, что опухолевые клетки, в отличии от нормальных, не способны утилизировать кетонные тела, концентрация которых в крови увеличивается при уменьшении значений глюкозы, задействованной в передаче различных сигналов в клетках рака. С другой стороны, диета, основанная на низком содержании сахаров, способна только усугубить кахексию — крайнюю степень истощения — столь часто сопровождающую онкологические заболевания.

Нарушения менструального цикла

Нарушения менструального цикла, возникающие при резком ограничении поступления углеводов, могут быть связаны со снижением активности щитовидной железы. Кроме того, в условиях постоянной стимуляции кортизола, причину которой мы уже ранее объяснили, наблюдается так называемый синдром обкрадывания прегненолона — праматери всех гормонов, синтезируемых корой надпочечников. И вместо того, чтобы идти по пути образования половых гормонов, он “тратится” на продукцию глюкокортикоидов и поддержание состояния хронического стресса.

Кроме того, в условиях снижения жировой массы, уменьшается и выработка лептина — гормона насыщения, задействованного в контроле аппетита. Он, воздействуя на специфические рецепторы гипоталамуса, одной из ключевых структур головного мозга, тормозит выработку нейропептида Y, стимулирующего чувство голода.

Впрочем, влияние лептина не ограничивается одним только пищевым поведением — он напрямую задействован и в работе репродуктивной системы и, более того, даже синтезируется плацентой. Это биологически активное соединение, прежде всего, обеспечивает регрессию желтого тела — в случае ненаступления беременности, а также, по последним исследованиям, связано и с механизмами овуляции.

Функции клетчатки

Клетчатка, как правило, частично ферментируется бактериями-резидентами, но не расщепляется пищеварительными ферментами организма человека. Набухая и увеличиваясь, подобно вате, в размерах, пищевые волокна способствуют более быстрому наступлению ощущения сытости — информация от рецепторов растяжения по отросткам нейронов передается в соответствующие центры головного мозга.

Кроме того, некоторых их представители способны адсорбировать на своей поверхности как холестерин с желчными кислотами (последние, кстати, обладают сильным раздражающим и даже токсическим действием), замедлять всасывание углеводов и даже оказывать антиоксидантные эффекты.

Минимальное содержание клетчатки в рационе, по усредненным рекомендациям, не должно быть ниже 25-30 грамм в сутки. Учитывая, что удовлетворить такие достаточно высокие потребности не так и просто (что мы продемонстрируем несколько ниже, приведя некоторые показатели концентрации пищевых волокон в наиболее часто употребляемых продуктах растительного происхождения), можно рассмотреть прием яблочного пектина или псиллиума в виде уже готовых порошков.

Функции клетчатки

Все пищевые волокна в зависимости от их растворимости в воде можно разделить на растворимые, способные образовывать вязкие гели, и нерастворимые соответственно. Отдельно хочется более подробно рассказать о таком представители первой группы, как псиллиум, получаемый из шелухи семян подорожника.

Исследования отмечают: его применение ассоциировалось со снижением уровня гликированного гемоглобина (HbA1c) — одного из наиболее достоверных показателей углеводного обмена, а также инсулина и С-пептида. Это, по мнению ученых, достигалось путем торможения всасывания глюкозы (примерно на 12%) и ее замедленному поступлению в системный кровоток.

Содержание пищевых волокон в некоторых продуктах питания

Название продукта

Количество клетчатки на 100 г продукта

Отруби

30-43 г (в зависимости от того, грубые или обработанные)

Рожь

12.7 г

Овсяная крупа

7.2 г

Горох стручковый

6.3 г

Морковь

1.9 г

Груша

2.4 г

Бананы

1.8 г

Слива

1.5 г

Яблоки

1.4 г

Лук

1.3 г

Вишня

1.2 г



Читайте также